Tentamen i Kärnkemi ak den 15 september 2001


Del A
 


1. 206Po sönderfaller till två serier av dotterprodukter. a) Ange samtliga nuklider som ingår, inklusive modern (2p) b) Vilka är isotopa? (2p) c) Hur många av dessa är isomerer? (2p) d) Vilka är isotoner? (2p)

2. Beskriv principen för en hastighetsselektor (skiss och utförlig förklaring) (4p)

3. Varför är så få stabila nuklider av o-o typ? (3p)

4. Hur definieras, a) dosekvivalent (ekvation)? (2p). b) massöverskott (ekvation)? (2p)

5. a) Varför kan en cyklotron bara accelera laddade partiklar till ett maskin- och partikelspecifikt högsta energivärde? (2p). b) Hur definieras K-värdet för en cyklotron? (2p)

6. En forskare beställer bärarfritt 155Eu från en producent av radioisotoper. Vilken är den enklaste kärnreaktion som kan användas för att producera det beställda preparatet. (3p)

7. Massöverskotten för 235U och 238U är 40.9155 MeV och 47.3060 MeV. Vad är den kemiska atomvikten för uran i uranylsulfat som framställts från avrikat uran innehållande 0.20 atom% av 235U (resten är 238U)? (3p)

8. Hur beräknar man den effektiva dosekvivalenten, HE? (3p)

9. Halveringstiden för 126I är 13.11 dygn. Denna nuklid sönderfaller i 56% av fallen genom e eller b+ utsändning och i resten av fallen via b- utsändning. a) Vilka är dotternukliderna? (1p). b) Vad är de partiella halveringstiderna för de två sönderfallsvägarna? (3p)

10. Hur fungerar en jonkammare (skiss och beskrivning)? (4p)
 



Del B
 


11. Vid mätning av ett tunt preparat av PuO2 med en proportionalräknare på a-platå i 2p-geometri fick man 856241 pulser under 1 minut. Mass-spektroskopi på utgångsmaterialet till preparatet visade att 75% av Pu-atomerna var 239Pu, 20% var 240Pu och resten var 241Pu. Återspridningen uppskattas till 0.51% av räknade pulser. Vad var plutoniumoxidens vikt? (10p)

12. Utsläpp i omgivande hav av 226Ra från oljeutvinningen i Nordsjön har ofta uppfattats av medierna som en möjlig radiologisk risk. Vattenvolymen i Nordsjön anges vara 49000 km3. Halten av naturligt uran i havsvatten anges uppgå till ca 1.5 mg/m3. Vi antar att det årliga utsläppet från samtliga oljeplattformar högst får uppgå till 1% av den naturliga årliga produktionen av 226Ra i Nordsjön. Om oljeutvinningen fortsätter i all evighet leder detta då till att halten 226Ra i Nordsjön stiger med högst 1% även om inget vattenutbyte sker med Atlanten. (a) Hur många gram 226Ra får högst släppas ut per år under de givna förutsättningarna? (6p). (b) Vilken aktivitet i Bq/år av 226Ra har detta utsläpp? (4p) (Totalt 10p)

13. En 137Cs-standard hade aktiviteten (15.0±0.2)kBq kl 1200 den 1/7 1969 (angiven osäkerhet är 1s). Den 1/7 år 2001 mättes preparatet med en scintillationsdetektor varvid 60500 pulser erhölls under 5 minuter. Ett 137Cs-prov med okänd aktivitet mättes strax efteråt med samma detektor (identiska betingelser) under 10 minuter varvid 45600 pulser registrerades. Detektorn gav sedan 8450 pulser under 10 minuter utan något radioaktivt preparat. (a) Vad var aktiviteten (Bq) hos det okända provet? (6p) (b) Hur stor var standardavvikelsen (s)? (4p). (Totalt 10p).

14. Rymdfarkosten Voyager 1 är nu på väg att lämna solsystemet. Farkosten startade sin resa från Cape Canaveral 1977-09-05. Dess totalvikt är 815 kg och kraftkällan är tre RTG med 238PuO2 (Qa 5.593 MeV) som vid starten gav totalt 452 W el för att driva dator, attitydgyron, instrument, TV-kamera, radioutrustning och elvärme. När tillgänglig eleffekt minskat har viss utrustning bara kunnat köras intermittent via accumulatorer som laddats under mellantiden. a) Vilken elenergi har producerats till idag (2001-09-15) (kWh)? (4p). b) Om verkningsgraden (värme till el) på de använda RTG:na är 5%, hur många kg PuO2 innehöll de tillsammans vid starten? (3p). c) Om samma energi i stället erhållits från bränsleceller med 15% verkningsgrad drivna med syre+väte som ger 70.6 kcal/mol H2, vad skulle syre+väte bränslet vägt (kg)? (3p) (Totalt 10p)

När Du är klar kan lösningen nås via denna länk.
 


(Uppdaterad 2001-09-15)